Zdalny odczyt z liczników poprzez sieć telefonii komórkowej (IoT) - LTE cat.1,NB-IoT,LTE-M

Poniższa biblioteka dotyczy tematu zdalnego odczytu liczników energii, opartego na sieci komórkowej LTE cat.1/NB-IoT/LTE-M, który całkowicie eliminuje konieczność ręcznego odczytu wskazań na miejscu. Dzięki zastosowaniu zewnętrznych anten, profesjonalnych rozgałęźników, możliwe jest połączenie wielu liczników energii w jednej instalacji i przekazywanie danych pomiarowych bezpośrednio do centralnego systemu operatora lub zarządzającego budynkiem. Rozwiązanie to zapewnia większą niezawodność, efektywność i oszczędność czasu, a także ułatwia zarządzanie zużyciem energii w budynkach wielorodzinnych lub obiektach wielolokalowych.

Spis treści:

System zdalnego odczytu z liczników oparty na GSM składa się z trzech zasadniczych warstw:

LTE cat.1, NB-IoT oraz LTE-M to trzy technologie komunikacji komórkowej stworzone z myślą o urządzeniach Internetu Rzeczy, jednak różniące się możliwościami, przepustowością i zastosowaniami. LTE cat.1 to rozwiązanie oferujące największą przepustowość spośród trzech wymienionych technologii, pozwalające na transmisję danych z umiarkowaną prędkością oraz obsługę bardziej zaawansowanych urządzeń, takich jak liczniki energii, sterowniki czy systemy monitoringu, które wymagają stabilnego i stosunkowo szybkiego połączenia. NB-IoT (Narrowband IoT) działa w wąskim paśmie, zużywa bardzo mało energii i pozwala na komunikację urządzeń o niewielkich wymaganiach transmisyjnych, ale działających przez wiele lat na jednej baterii — idealnie sprawdza się w czujnikach, licznikach mediów oraz systemach telemetrycznych. LTE-M (LTE cat. M1) stanowi rozwiązanie pośrednie, łącząc niskie zużycie energii z większą mobilnością i możliwością obsługi bardziej złożonych aplikacji niż NB-IoT, dzięki czemu dobrze nadaje się do systemów śledzenia, urządzeń noszonych czy elementów automatyki budynkowej.

W celu ograniczenia kosztów i poprawy jakości sygnału stosuje się układ, w którym kilka liczników za pomocą rozgałęźników GSM jest podłączonych do jednej anteny zewnętrznej o wysokim zysku energetycznym. Rozwiązanie to pozwala na stabilną komunikację w miejscach o słabym zasięgu i minimalizuje liczbę punktów serwisowych. Antena pełni rolę centralnego punktu transmisji, a rozgałęźniki przesyłają do niej dane przewodowo, np. poprzez kable koncentryczne lub skrętkę ekranowaną.

Prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie infrastruktury komunikacyjnej w systemach zdalnego odczytu liczników ma kluczowe znaczenie dla niezawodności transmisji danych. Do podstawowych elementów fizycznych należą anteny, rozgałęźniki GSM, kable koncentryczne oraz złącza antenowe. Każdy z nich pełni istotną rolę w zapewnieniu stabilnego połączenia z siecią operatora komórkowego.

Kluczowe parametry anten to zysk energetyczny (dBi), pasmo pracy, polaryzacja (pionowa w Polsce) oraz odporność na warunki atmosferyczne.

Urządzenia te mogą być montowane w szafkach pomiarowych lub w rozdzielniach energetycznych. Przy większej liczbie jednostek można je łączyć w kaskadę lub równolegle, współdzieląc jedną antenę i tor radiowy.

Zaleca się stosowanie kabli o możliwie małej długości i wysokiej jakości ekranowania, aby uniknąć strat sygnału w torze radiowym.

Złącza powinny być dobrej jakości, odporne na korozję. Niedopuszczalne są luźne lub niedokręcone połączenia, które powodują duże tłumienie sygnału i błędy transmisji.

Dedykowany miernik sygnału NB-IoT / CAT-M /LTE cat.1 / GSM N7057 do instalacji, pomiarów i optymalizacji sieci IoT. Urządzenie łączy się z siecią operatora poprzez kartę SIM i mierzy poziomy parametrów radiowych w wybranym miejscu. Wyniki są przedstawiane na czytelnym wyświetlaczu i mogą być wykorzystane do oceny jakości sygnału tam, gdzie mają być instalowane urządzenia IoT.

W celu ułatwienia procesu projektowania oraz standaryzacji dokumentacji technicznej udostępniamy bibliotekę elementów DWG przeznaczoną dla projektantów systemów zdalnego odczytu liczników i infrastruktury GSM. Zestaw plików zawiera kompletne modele 2D najczęściej stosowanych komponentów instalacyjnych, opracowane w formacie kompatybilnym z programami AutoCAD, BricsCAD, ZWCAD i innymi platformami CAD.

Schemat przedstawia kompletny układ podłączenia liczników energii elektrycznej do sieci LTE, umożliwiający zdalny odczyt danych pomiarowych. Zewnętrzna antena LTE A741031 odpowiada za odbiór i nadawanie sygnału LTE oraz zapewnienie stabilnego połączenia z siecią komórkową. Sygnał z anteny doprowadzony jest do rozgałęźnika A6812 przewodem koncentrycznym. Element ten pełni funkcję urządzenia pośredniczącego – odbiera sygnał z anteny a następnie przekazuje dalej do dwóch niezależnych gałęzi instalacji. Z modułu A6812 sygnał prowadzony jest do dwóch rozgałęźników A6814. Każdy z nich obsługuje grupę czterech liczników energii elektrycznej. Cały układ tworzy spójny system komunikacyjny, w którym jedna antena LTE zapewnia łączność Dzięki takiej konfiguracji wszystkie liczniki mogą wysłać dane zdalnie, a dane pomiarowe przesyłane są niezawodnie do operatora lub systemu zarządzającego energią.

Schemat przedstawia rozbudowany układ podłączenia liczników energii elektrycznej do sieci LTE, umożliwiający scentralizowany i zdalny odczyt danych pomiarowych z wielu punktów. Zewnętrzna antena A741031 odpowiada za odbiór i nadawanie sygnału LTE oraz zapewnienie stabilnego połączenia z siecią komórkową nawet przy dużej liczbie podłączonych urządzeń. Odbierany przez antenę sygnał jest przesyłany przewodem koncentrycznym do pierwszego odgałęźnika A6826. Z odgałęźnika A6826 sygnał kierowany jest kolejno do dwóch rozgałęźników A6818 oraz A6814, które stanowią kolejne punkty dystrybucyjne w instalacji. Moduły A6818 oraz A6814 pełnią kluczową rolę w systemie – rozdzielają otrzymany sygnał komunikacyjny na wiele wyjść prowadzących bezpośrednio do liczników energii elektrycznej. Każdy moduł A6818 obsługuje zestaw kilkunastu liczników, umożliwiając im równoległe działanie w ramach jednej sieci transmisyjnej. Dzięki temu wszystkie liczniki mogą przesyłać informacje o zużyciu energii do systemu operatora. Drugi taki sam zestaw obsługuje kolejne kondygnacje budynku.